现场总线与PLC网络通信图解项目化教程教案.docx
《现场总线与PLC网络通信图解项目化教程教案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现场总线与PLC网络通信图解项目化教程教案.docx（71页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
现场总线与PLC网络通信图解项目化教程教案
序号
周次
星期
节次
授课项目
项目名称
备注
1
项目1
认识现场总线
2
项目2
认识PLC网络通信
3
项目3
认识PROFIBUS
4
项目4
两台S7-300PLC之间PROFIBUS-DP不打包通信
5
项目5
多台S7-300PLC之间PROFIBUS-DP不打包通信
6
项目6
一主二从S7-300PLC之间PROFIBUS-DPDX通信
7
项目7
两台S7-300PLC之间PROFIBUS-DP打包通信
8
项目8
S7-300与S7-200PLC之间PROFIBUS-DP通信
9
项目9
S7-300PLC与ET200M之间的PROFIBUS-DP通信
选学
10
项目10
CP342-5作为从站PROFIBUS-DP通信
选学
11
项目11
CP342-5作为主站PROFIBUS-DP通信
选学
12
项目12
S7-300PLC与变频器MM420之间PROFIBUS-DP通信
选学
13
项目13
认识工业以太网
14
项目14
两台S7-200PLC之间的以太网通信
选学
15
项目15
S7-300与S7-200PLC之间的工业以太网通信
选学
16
项目16
两台S7-300PLC之间TCP连接工业以太网通信
选学
17
项目17
两台S7-300PLC之间S7连接工业以太网通信
18
项目18
多台S7-300PLC之间S7连接工业以太网通信
19
项目19
S7-300PLC与ET200S的PROFINET通信
选学
20
项目20
两台S7-300PLC之间的全局数据MPI通信
21
项目21
两台S7-300PLC之间的无组态双边MPI通信
22
项目22
S7-300与S7-200PLC之间无组态单边MPI通信
23
项目23
两台S7-200PLC之间的PPI通信
24
项目24
多台S7-200PLC之间的PPI通信
25
项目25
S7-200PLC与变频器MM420之间USS通信
选学
现场总线与PLC网络通信图解项目化教程教案
序号
1
周次
授课形式
做中教，做中学
授课章节名称
项目1认识现场总线
教学目的
1.掌握现场总线定义
2.理解现场总线本质
3.理解现场总线网络实现
4.熟悉现场总线的结构与技术特点
5.理解现场总线的优点、现状及发展方向
6.了解流行的现场总线
教学重点
1.掌握现场总线定义
2.理解现场总线本质
3.理解现场总线网络实现
4.熟悉现场总线的结构与技术特点
教学难点
1.掌握现场总线定义
2.理解现场总线本质
3.理解现场总线网络实现
使用教具
PLC、黑板、多媒体
课外作业
课后体会
授课主要内容
1.2.1现场总线定义
国际电工委员会在IEC61158中给现场总线下了定义，定义的描述是：
安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线（Fieldbus）。
现场总线是当今自动化发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。
它作为工业网络的底层网络，沟通了生产过程现场级控制设备之间及其与更高控制管理层之间的联系。
很多人把现场总线的全数字式控制系统称为现场总线控制系统（FieldbusControlSystem，FCS）。
不管是说现场总线，还是说现场总线控制系统，在大的方面，它们都是指这种应用于工业网络通信中的新技术。
1.2.2现场总线的本质
现在总线的本质主要在以下几个方面。
1.现场设备互联
2.现场通信网络
3.互操作性
4.分散功能块
5.现场总线供电
6.开放式互联网络
1.2.3现场总线网络的实现
1.2.4现场总线结构特点
在传统控制系统中，现场设备与控制器之间的连接采用一对一的设备连接。
位于现场的测量设备与位于控制室的控制器之间，控制器与位于现场的执行器、开关、电动机之间均为一对一的物理连接；当所控制的元器件数量达到数十个甚至数百个时，整个系统的接线就显得十分复杂，施工和维护都十分不便。
现场总线打破了传统控制系统的结构形式。
它采用工作站-现场总线智能仪表的二层结构模式。
1.2.5现场总线的技术特点
1.开放性
2.系统结构的高度分散性
3.互可操作性与互用性
4.现场设备的智能化与功能自治性
5.对环境的适应性
1.2.6现场总线的优点
1.节省硬件数量与投资
2.节省安装费用
3.节省维护费用
4.用户具有高度的系统集成主动权
5.提高了系统的准确性和可靠性
1.2.7现场总线的现状
PROFIBUS现场总线和PROFINET实时以太网是德国Siemens公司支持，它们是工业自动化领域应用十分广泛的现场总线。
1.2.8现场总线的发展方向
1.现场总线标准化工作
2.实时工业以太网的开发与应用
3.多种现场总线既相互竞争，又相互共存
在今后一段时间内，多种现场总线既相互竞争，又相互共存，同时多种现场总线也可以共存于同一个控制系统，如西门子控制系统中，不仅有PROFIBUS，而且有DeviceNet，AS-i，工业以太网等。
1.2.9流行现场总线简介
1.PROFIBUS总线
2.FF基金会总线
3.CAN总线
4.CC-LinK总线
5.LonWorks总线
6.DeviceNet总线
7.工业以太网
小结：
学习了现场总线定义、本质、网络实现、结构与技术特点；学习了现场总线的优点、现状及发展方向；了解流行的现场总线。
现场总线现场总线与PLC网络通信图解项目化教程教案
序号
2
周次
授课形式
做中教，做中学
授课章节名称
项目2认识PLC网络通信
教学目的
1.掌握PLC网络通信的基本知识
2.掌握工业控制网络结构与控制方法
3.了解OSI参考模型
4.了解通信协议
5.掌握PLC网络专业术语的含义
教学重点
1.掌握PLC网络通信的基本知识
2.掌握工业控制网络结构与控制方法
3.掌握PLC网络专业术语的含义
教学难点
1.掌握PLC网络通信的基本知识
2.掌握PLC网络专业术语的含义
使用教具
PLC、黑板、多媒体
课外作业
课后体会
授课主要内容
复习上次课内容，引入本次课。
2.2.1PLC网络通信基本知识
PLC网络通信包括PLC之间的网络通信，PLC与上位计算机之间的网络通信，以及与其他智能设备之间的网络通信。
它们可以组成网络，构成集中管理的分布式控制系统。
1.并行通信与串行通信
并行通信是指所传送数据的各位同时传送。
特点是数据传送速度快。
有多少个数据位就有多少条数据传输线，每位单独使用一条线，通常是8位、16位和32位同时传输。
如图2-1所示8位传输。
因此并行通信适用于近距离、高数据传输速率的通信，传输速度快，但成本高，维修不方便，容易受到外界干扰。
2.同步传输与异步传输
3.单工、半双工及全双工通信
按照信号传输方向与时间的关系，可将通信方式分为单工通信（单向通信）、半双工通信（双向交替通信）和全双工（双向同时通信）。
4.数据传输介质
2.2.2工业控制网络拓扑结构与控制方法
1.网络拓扑结构
网络拓扑结构是指用传输介质将各种设备互联的物理布局。
将局域网中的工作的各种设备互联在一起的方法有多种，目前大多数拓扑结构有4种。
2.网络控制方法
网络控制方法是指在网络通信中使信息从发送装置迅速而正确地传送到接收装置管理机制。
常用的网络控制方法有3种。
2.2.3OSI参考模型
2.2.4PLC网络专业术语
1.RS-232C通信接口
串行通信时要求通信双方都采用标准接口，以便将不同设备方便地连接起来进行通信。
RS-232C接口是目前计算机与计算机、计算机与PLC通信中常用的一种串行通信接口。
2.RS-485通信接口
3.网络连接器
西门子提供两种网络连接器（也称DP头）。
用于将多个设备连接到网络中。
分别是标准网络连接器和带编程口的网络连接器。
4.站、主站、从站、远程设备站
5.网关（Gateway）
又称网间连接器、协议转换器。
是最复杂的网络互连设备。
在使用不同的协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的网络互联时需要使用网关，因此又称协议转换器。
网关具有从物理层到应用层的协议转换能力，主要用于异构网络的互联、局域网与广域网的互联。
6.中继器（Repeater）
7.网桥（Bridge）
8.路由器（Router）
9.交换机（Switch）
小结：
学习了PLC网络通信的基本知识、PLC网络专业术语的含义。
现场总线与PLC网络通信图解项目化教程教案
序号
3
周次
授课形式
做中教，做中学
授课章节名称
项目3认识PROFIBUS
教学目的
1.了解PROFIBUS概述及发展
2.了解PROFIBUS协议结构
3.掌握PROFIBUS组成
4.熟悉PROFIBUS设备分类
5.掌握PROFIBUS电缆与DP头的连接过程
6.能够独立安装GSD文件
教学重点
1.掌握PROFIBUS组成
2.熟悉PROFIBUS设备分类
3.掌握PROFIBUS电缆与DP头的连接过程
教学难点
1.熟悉PROFIBUS设备分类
2.掌握PROFIBUS电缆与DP头的连接过程
3.能够独立安装GSD文件
使用教具
PLC、黑板、多媒体
课外作业
课后体会
授课主要内容
复习上次课内容，引入本次课。
3.2.1PROFIBUS概述及发展
PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。
可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。
PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准，PROFIBUS已成为国际化的开发现场总线标准，得到了众多生产厂家的支持。
3.2.2PROFIBUS协议结构
网络协议是指用于网络之间相互沟通、传输信息所要共同遵守的基础。
现场总线通信协议基本遵照ISO/OSI参考模型，
PROFIBUS协议结构见图3-1。
PROFIBUS-DP使用第1层（物理层）、第二层（数据链路层）和用户接口层，第3~7层未使用，这种精简的结构确保了高速的数据传输。
用户接口规定了设备的应用功能、PROFIBUS-DP系统和设备的行为特性。
直接数据链路映像程序DDLM提供对第二层的访问。
3.2.3PROFIBUS组成
PROFIBUS主要由3部分组成，分别为PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、PROFIBUS-FMS。
3.2.4PROFIBUS-DP设备分类
PROFIB
升级会员 